雷達和光雷達在軍事和民用領域的應用

雷達是一種視距外動態物體的監控系統,它使用無線電波來確定物體的範圍,角度或速度。光雷達則是利用脈衝雷射測量到目標的距離,並製作目標的 3D 資料。這兩種技術在軍事、航太、氣象、通訊方面,都是目前無可取代的技術。本講次為聽眾簡介雷達與光達的原理及應用。

講師|國家實驗研究院儀器科技研究中心副研究員 黃君偉
整理撰文|高英哲

雷達是以傳輸模組跟接收模組構成的訊號處理平台,發出電磁波並偵測所測物件產生的回波,比對原波源與回波之間的差異之後,測知該物件的方向與距離。雷達的用途始於第二次世界大戰,在無法以光學方式觀測遠方物件時,就以雷達進行遙測;種類從二戰期間傳統的單點環週雷達,氣象觀測使用的都卜勒雷達,到現在以陣列傳輸與接收模組獲得各方向的回波,再經過處理而建立出所測物件 3D 資料的陣列雷達,不斷在演進當中。

雖然傳統雷達可以測得物件的方向與距離,但是解析度不足,無法滿足某些需要細部資訊的應用,因此光學雷達因應而生。簡稱光達( light detection and ranging ,縮寫為 lidar 、LIDAR 或 LiDAR )的光學雷達,是一種光學遙感技術,向目標發射脈衝雷射以測量距離。光達的原理與雷達相似,不過相較於使用微波或無線電波等等,波長較長電磁波的雷達,使用脈衝雷射的光達,精準度與解析度提高不少,因此在測繪學、考古學、地理學、地貌、地震、林業、遙感、大氣物理等領域,都可以派上用場。

光達由於自由空間光傳輸的特性,以及具備頻寬大的優勢,可成為下一代 5G 甚至 6G 通訊的技術方向。目前光達傳輸已應用在車用 Li-Fi 室外傳輸,辦公室或開刀房的室內傳輸,未來還可裝載於智慧型手機上,取代現行的微波傳輸,將通訊的速度與品質提升到更高檔次。雷達與光達過去的應用,比較偏向於高科技領域,不過如今它們距離我們的日常生活,似乎也愈來愈近了。

 

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